在锂电世界的四大主材中，负极犹如地之坤卦——"地势坤，君子以厚德载物"。它以海纳百川的低姿态，默默为锂离子提供栖息之所。而在众多负极材料中，锂金属负极无疑是最具传奇色彩的一位——它曾是锂电的开路先锋，却因安全问题黯然退场；如今，经过多年韬光养晦，它正带着全新的姿态重返江湖。
负极材料的“华山论剑”
负极是电池中电位最低的一极，可类比易经中的坤卦，正所谓“地势坤，君子以厚德载物”。负极材料处于电池的电位之渊，以海纳百川的低姿态，起到提供嵌锂空间收纳锂离子的重要作用。当今锂电，负极材料五花八门各有所长。
先来看一下理想负极材料所应当具有的一些基本修为：
1、具有适当较低的嵌锂反应电位，以尽可能拉大与正极之间的电势差，从而提高电池的工作电压和能量密度；
2、嵌锂空间充足，晶体结构及表面结构稳定，锂离子脱嵌可逆性好，以提供更大容量和更长循环寿命；
3、离子扩散速率高，导电性好，以获得更高倍率性能，助力更强快充能力；
4、资源丰富、制备容易、价格低廉、环境友好，以满足大规模量产需求和长久可持续发展。
当前界内最厉害的三大门派莫非碳基负极、硅基负极与锂基负极。碳基负极是指以碳元素为材料基础来构建反应场所并参与核心电化学反应的负极，硅基和锂基负极的命名是基于同样的道理，只是其基础元素分别为硅和锂。这三大门派中一个正年富力强乃当今锂电负极中之中流砥柱；一个则是后起之秀且潜力巨大但自我膨胀问题十分严重尙难以独当一面；还有一个看似是个新手实则曾是锂电商用化之先锋，后因安全问题而遭受打压，如今经过长久的韬光养晦之后正在努力实现其伟大复兴！
碳基负极
石墨是目前最常用且成熟的碳基负极，实际比容量300mAh/g以上，成本低、循环寿命好。分天然石墨和人造石墨，后者电化学性能更佳，为高端电池首选。人造石墨呈黑色粉末状，微观为不规则微米级颗粒，层状晶体结构利于锂离子可逆脱嵌。碳基负极还包括软碳和硬碳：软碳易石墨化、容量低，多作添加剂；硬碳难石墨化，具纳米微孔结构，容量 300-450mAh/g，倍率和低温性能好但首效低，更适合钠电池负极。
硅基负极
硅基负极因石墨容量逼近理论极限而受关注，纯硅理论容量高达4200mAh/g（约为石墨十倍），但体积膨胀严重（满电膨胀约300%），目前商用多采用硅碳复合材料。其高容量源于合金化反应（1个Si可接纳4.4个Li），优于石墨的插层反应（6个C容纳1个Li）。然而巨大膨胀会导致颗粒开裂、SEI膜增厚、电极脱落等问题，造成电池鼓胀和寿命衰减。
锂基负极
锂金属负极容量约为石墨十倍，体积膨胀小于硅基，且电极电位最低，能显著提升电池能量密度，是理想负极材料。上世纪七十年代曾商业化应用，但因锂枝晶引发安全问题而受限。随着固态电池及界面技术进步，其应用前景渐明朗。
有趣的是，锂电负极的最高境界可能是"无负极"技术——制造时负极侧仅保留集流体，充电时锂离子自发生长为锂金属层，放电时回归正极。本质仍是锂金属电池，但省去了负极活性材料，能量密度更高，堪称"无剑胜有剑"的终极形态。
从辉煌到沉寂：锂金属的前世今生
早在上世纪七十年代，锂金属就作为负极材料登上历史舞台。它的理论容量高达3860mAh/g，是石墨的十倍左右；其电化学反应电位更是所有金属中最低的，这意味着它能与正极形成最大电势差，从而显著提升电池能量密度。
然而，这位"绝世剑客"脾气过于刚烈。在充放电过程中，锂金属容易形成树枝状的锂枝晶，这些"失控的剑气"可能刺穿隔离膜，导致电池内短路甚至引发安全事故。受限于当时的技术水平，锂金属电池最终不得不暂停商用，锂金属负极也暂时退出了主流舞台。
王者归来：锂金属的现代复兴
近年来，随着固态电解质技术的发展和界面工程的进步，锂金属负极迎来了复兴的契机。现代锂电技术正从多个角度"驯服"这位桀骜不驯的高手：
固态电解质：以其高机械强度和离子导电性，有效抑制锂枝晶生长
界面调控：通过功能化涂层和添加剂优化电极/电解质界面
集流体设计：开发特殊结构的集流体，引导锂均匀沉积
这些技术进步，让锂金属负极的安全应用成为可能，也为它重返锂电江湖铺平了道路。
无剑胜有剑：负极的最高境界
武侠小说中，剑术的最高境界是"手中无剑，心中有剑"。有趣的是，锂电负极的理想形态也与此不谋而合——无负极技术。
这种电池在制造时负极侧仅有集流体，充电时锂离子自发生长为锂金属层，放电时又回归正极。锂金属不依赖其他材料，完全靠自身完成能量存储与释放，真正做到了"接纳自己，释放潜能"。
铜基集流体：约束锂金属锋芒的"绝世好鞘"
要让锂金属这位高手重出江湖，需要一把能约束其锋芒的好鞘。锂金属负极铜基集流体正是这样一件利器。
它不仅提供了稳定的"安身之所"，还通过特殊设计引导锂金属均匀沉积，抑制枝晶生长，让这位脾气火爆的剑客学会"收放自如"。
匠心独运的制备工艺
上海联净的铜基集流体制备工艺融合了材料科学与电化学智慧：
针对其循环过程中易形成死锂与枝晶锂而导致穿刺隔膜，以及锂嵌入/脱出时巨大的体积变化等问题，现已经有多种解决思路，其中多孔集流体作为嵌锂主体的方法成为了近年来主要解决方案。通过多孔集流体提供的超大比表面积，能有效地降低充放电时的电流密度，使得锂离子的沉积可以相对缓慢的进行，并且提供了更多的成核位点，由此缓解枝晶锂与死锂的形成以及脱嵌锂过程中的巨大的体积变化。
平面铜箔上锂沉积行为示意图
多孔铜箔上锂沉积行为示意图
专为锂固体电池负极复合材料设计，联净制备出3D结构的Li/Cu集流体负极，从而改善了锂金属负极电流分布不均匀的缺点，降低了局部的电流密度，使得电荷分布均匀，Li沉积时变得均匀从而降低了锂枝晶的生长速率；3D Cu/Li复合电极还具有优异的倍率性能和高的循环稳定性。
利用机械压力把多孔铜网集流体嵌入锂金属中，形成一个3D Cu/Li复合电极的结构，形成一个稳定的锂金属负极。
工艺流程
①锂带压延：将锂带压延至0.02--0.1mm，设计一组压延，压延时上辊用离型膜保护，防止粘附辊体。下辊牵引膜保护，一并收卷。
②锂铜双面复合：把压延好的锂带与铜箔进行双面复合，除去牵引膜再进行收卷，根据需要可对复合好的成品单面复保护膜或双面复保护膜。
质量要求
铜基锂电集流体复合带表面应平直、光亮，不应有油斑或其他杂物，不得有目视可见的氧化物及氮化物，不应有皱边、孔眼、裂缝、折痕、压线等缺陷，允许有轻微的加工条纹和辊印、边缘应整齐，无裂口。
生产设备结构
机架、放卷机组、压延机组、复合机组、收卷机组、电控系统；功能包含纠偏、张力控制、无料检测、静电消除、长度计米等。
上海联净铜锂复合带设备结构图
未来展望：锂电江湖的新格局
当锂金属负极遇上先进的铜基集流体，就像绝世剑客配上了量身定制的剑鞘。这不仅是材料与工艺的完美结合，更是锂电江湖走向新秩序的重要一步。
未来，随着这些技术的不断成熟，我们有望看到能量密度翻倍、充电速度倍增而安全性不减的新一代锂电池。那时，锂金属这位曾经的"江湖传奇"，将真正成为锂电世界的"无冕之王"。
文章参考资料：知行电池观、上海联净
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